基于ANSYS Workbench的变膛压作用下弹丸发射强度分析

针对弹丸发射强度的分析方法的多样性,提出一种在变膛压作用下同时考虑阻力作用的弹丸强度分析方法.以某底凹弹的发射强度分析为例,应用Matlab和ANSYS Workbench实现了对该弹丸在变膛压作用下的发射强度仿真.通过提取仿真结果发现,在变膛压作用下,弹丸最大等效应力和等效弹性应变与膛压变化并不成正比,二者在发射过程...     

残余应力对身管内膛裂纹应力强度因子的影响

自紧技术通过施加自紧压力使身管内膛发生塑性变形,以产生残余应力增大身管强度,也是提高身管使用寿命的有效方法。为了研究残余应力对身管内膛裂纹的影响,建立了具有残余应力的身管扩展有限元模型,计算了不同自紧度的身管在残余应力场作用下,内膛表面裂纹的强度因子,分析了自紧残余应力和裂纹深度对裂纹应力强度因子大小的影响。同时,在连续射击后发生残余应力释放的条件下,计算了自紧身管的残余应力的变化规律和表面热应力对裂纹应力强度因子的影响。结果表明：自紧残余应力能有效抑制身管裂纹的扩展,提高疲劳寿命,其抑制效果与残余应力的大小成正相关,自紧身管在射击后,热载荷作用下,表层的残余应力由压应力变成拉应力,其他区域切向残余应力数值也相应减小,残余拉应力使身管表层更容易开裂。     

磨损身管下的杆式穿甲弹强度失效计算机模拟

针对某型105 mm钨合金超速脱壳穿甲弹在射击试验时出现的弹体强度失效现象,使用有限元分析软件对其强度进行了分析计算。计算分两种工况：正常状态下的弹体应力应变分布和磨损身管条件下的弹体应力应变分布。根据计算结果,证实了弹体强度失效是由于火炮身管过度磨损的原因所致。     

高转速下膛内装药发射安定性仿真分析

高速旋转弹丸发射过程中存在较大的轴向加速度和角加速度,导致装药与其他零部件之间产生相对运动,影响装药发射过程中的安定性。文章采用LS-DYNA软件通过改变底隙、静/动摩擦因数以及膛压大小对膛内装药发射安定性的影响因素进行仿真分析。结果表明,装药底面应力峰值随着底隙的增大而呈先增大后趋于稳定的趋势;侧面应力峰值总体随着摩擦因数的增大而增大;在仅改变膛压时,装药底面及侧面微元应力随膛压的增大而增大;弹体与装药的转速也随膛压的增大而增大,弹体与装药之间的相对转速则随膛压的增大而减小。     

基于ANSYS的大型复合材料风力机叶片结构分析

基于ANSYS软件,对某款应用于GL3A风场的1500kW大型复合材料风力机叶片进行了结构分析。分析结果表明:该叶片的振型以一阶挥舞和一阶摆振为主,其频率分别为0.86Hz和1.59Hz;在极限挥舞载荷作用下,该叶片有限元模型计算得到的叶尖挠度为8.445m,而该叶片全尺寸静力试验得到的极限挥舞载荷作用下的叶尖挠度为8.12m,计算值与试验值的误差只有3.8%;另外,该叶片的最大计算拉应力和压应力分别为228MPa和201MPa,而该叶片玻纤/环氧复合材料实测拉伸强度和实测压缩失稳强度分别为720MPa和380MPa,其计算最大应力只有对应实测极限强度的31.7%和52.9%。     

防暴发射器身管长度优化研究

为解决某型防暴发射器身管设计不合理导致有效射程短的问题,以仿真设计的方法,运用Matlab计算软件对其进行了内弹道模拟仿真,获得了不同身管长度下该防暴发射器的膛压和速度曲线,确定了最优身管长度。然后利用ANsYs有限元分析软件,对延长身管后的模型进行了强度校核。仿真结果和实弹数据表明：防暴发射器身管长度设计合理,有效提高了其实际射程和作战效能,研究工作优化了防暴发射器的设计。     

岩石拉压特征的相似性

本文通过近年来岩石力学的试验结果,其中包括单轴拉压力和压应力作用不同岩石的完全应力－应变曲线,受拉强度和受压强度的载荷速度效应,以及蠕变寿命随蠕变应力水平的变化等,研究了岩石在拉应力和压应力作用下上述力学特征的相似性和规律性,并通过电子显微镜对岩石试件裂缝扩展过程的观察,以及破坏断面的显微分析,讨论了拉应力和压应力作用下岩石裂缝扩展和变形破坏的力学机制。     

考虑NEPE推进剂力学性能拉压不对称性的装药结构完整性分析

为研究NEPE推进剂拉压不对称性对其装药结构完整性的影响,构建了考虑拉压不对称性的推进剂含损伤非线性本构模型,提出一种考虑拉压不对称性的装药结构完整性评估方法,并对轴向和横向联合过载作用下NEPE推进剂药柱进行了结构完整性分析。结果表明：在轴向和横向联合过载作用下,NEPE推进剂药柱处于拉压共存状态,且药柱的拉伸和压缩区域与推进剂本构模型无关;推进剂的拉压不对称性对其力学响应有一定的影响,考虑拉压不对称性的最大等效应变为1.54,介于分别由拉伸本构计算得到的应变0.193和压缩本构计算得到的应变0.100之间。考虑拉压不对称性的安全系数为5.68,大于未考虑时的安全系数1.73和4.98,传统的结构完整性评估方法较为保守。     

弹载惯性测量系统抗高过载技术

在现代高技术条件下的局部战争中,为了提高火炮的射程、打击精度和反应速度,发展制导炮弹系统就成为必然的选择.弹体姿态测量系统是制导系统的重要组成部分,解决其在炮弹发射高过载恶劣环境下的生存问题就成为研究的关键之一.提出了主要抗高过载手段,并对弹体姿态测量系统的抗高过载性能进行了Ansys软件仿真、马歇特试验以及实弹飞行试验.最后得到结论,所给出的抗高过载方案在降低高过载对弹体姿态测量系统的影响方面,可以发挥良好的作用.     

长期贮存的固体发动机药柱脱粘界面裂纹分析

为了分析长期贮存的固体导弹发动机药柱脱粘层界面裂纹在燃气内压和轴向过载联合作用下的扩展情况,建立了发动机药柱在包覆层与推进剂之间脱粘的三维有限元计算模型,并于脱粘界面的裂纹尖端设置三维奇异裂纹元,模拟脱粘界面裂纹扩展。在包覆层与推进剂之间设置不同深度脱粘,计算了在燃气内压和轴向过载联合作用下不同贮存期、不同深度的界面裂纹尖端的应力强度因子,得到了界面裂纹应力强度因子随贮存时间、脱粘深度的变化规律,对长期贮存的固体发动机脱粘界面裂纹的扩展进行了分析。     

火炮发射过程中身管温度场及弯曲度的有限元计算

利用ANSYS有限元软件,建立了某火炮身管的实体模型.对火炮发射过程中膛内的热交换进行模拟仿真,得出火炮发射后身管复杂的温度场分布.并综合考虑身管自重以及热作用的影响,对其进行热结构耦合分析,求出身管发射后不同时刻的弯曲量,为连发射击时的射击修正提供重要参考.     

基于存储测试技术的弹底压力测试技术

提出了基于存储测试技术的弹底压力测试方法,采用微型化技术、微功耗技术、抗高过载技术设计了弹底压力测试仪,该仪器可随弹丸保温,能承受火炮发射时膛内高温高压高冲击、侵彻高过载等恶劣环境,具有精度高、可靠性高、操作简单等优点。对压电式压力传感器的加速度效应进行了理论分析,提出了试验修正方法。实弹测试中同时获得了弹底压力曲线和膛底压力曲线,为研究二者之间的关系提供了数据依据。实测结果表明:所提出的弹底压力测试方法可行,测试数据为身管武器设计、弹丸和引信设计提供了重要依据。     

纤维缠绕复合材料夹芯圆柱体高应变率压缩吸能机理

为研究纤维缠绕复合材料夹芯圆柱体吸能元件在高应变率冲击压缩载荷作用下的变形损伤模式和能量吸收机理,采用ABAQUS商用有限元软件和分离式Hopkinson压杆装置开展数值模拟分析和试验验证研究。对比分析宏观力学响应规律和微观损伤破坏机理,可知吸能结构元件在高应变率压缩载荷下的力学响应具有典型的弹塑性特征,内部芯材主要产生压缩塑性损伤,而表层复合材料沿环向产生拉伸断裂破坏。研究表明,该吸能元件冲击压缩吸能特性优异,可满足水下结构平台的冲击防护和浮力储备要求。     

基于ADAMS的枪榴弹发射环境研究

在研究预刻槽弹带弹丸发射环境时,以某35 mm枪榴弹为基础,利用Solidworks软件构建了枪榴弹身管、弹体及引信离心保险机构模型,装配后导入ADAMS软件,建立了枪榴弹发射动力学模型。在ADAMS软件中建立发射环境后,模拟弹丸在膛内运动过程,得到了弹丸膛内运动的部分参数,并仿真得到离心保险机构解除保险时间。分析仿真结果得到离心保险机构在发射后效期结束后解除保险,符合引信设计要求,该研究为引信机构仿真提供了参考。     

重塑非饱和含粘砂土变形强度特性的三轴试验

利用多功能土工三轴仪探讨了非饱和含粘砂土的变形和强度特性,共进行3种应力路径的三轴试验：控制吸力的各向同性压缩试验、控制净平均应力的三轴收缩试验、控制吸力和净围压为常数的三轴排水剪切试验。研究结果表明：该土的屈服净平均应力和偏应力都随吸力增大;在净平均应力不变的条件下,该土的屈服吸力是一常数但不等于土样在历史上曾受过的最大吸力;随着净围压增大,其应力-应变曲线由软化向硬化型转变;在高吸力高围压下,呈现脆性破坏。控制吸力和净围压为常数的三轴排水剪切试验在p—q平面内的强度包络线为直线;在试验研究的吸力范围（50～200kPa）内,该土的粘聚力随吸力线性增加;内摩擦角随吸力的变化很小,可以认为是一常数;该土具有显著的剪胀特性,剪胀性不仅取决于千密度与围压,而且还与吸力密切相关。     

静水压力交变对高强度船体钢腐蚀行为的影响

采用管形薄壁试样模拟密封结构,通过管形试样的应力状态计算、管形试样和相同尺寸实心圆柱试样的对比腐蚀实验,研究了静水压力交替变化对高强度船体钢在质量百分数为3.5%NaCl溶液中腐蚀行为的影响。结果表明:静水压力交替变化引起的溶液中溶解氧变化影响了高压时的电化学过程以及金属表面形成的腐蚀产物,可降低恢复到常压后的金属的腐蚀速度;静水压力交替变化引起了管形薄壁试样表面的应力、应变变化,高压时试样表面的应力增大可明显促进金属的腐蚀,另外,应力、应变的交替变化改变了金属/腐蚀产物的界面性能,显著促进了金属在常压时的腐蚀。在4 MPa静水压力下,管形试样管壁表面产生30.5～34.5MPa的压应力,静水压力交替变化可使金属腐蚀速度增大20%以上。     

火炮动态后坐装置有限元分析与优化

活塞缸是火炮动态后坐装置中的关键部件,其结构强度设计是整个实验装置强度设计的核心。利用I-DEAS软件,在对其进行实体建模和有限元网格划分的基础上,计算了活塞缸整体的应力应变值,得到了活塞缸工作时的应力应变图,并对其结构中应力状况恶劣的部位进行了结构优化。     

高应变率下GH4720Li合金热压缩性能研究

为了研究镍基高温合金GH4720Li在高应变率下的动态力学性能,利用分离式霍普金森压杆(SHPB)对材料进行了温度范围为20～1 000℃,应变率为10～5 000 s^-1的单轴热压缩试验,获得了不同温度不同应变率下材料的应力应变曲线。结果表明：在相同的试验温度条件下,GH4720Li合金在高、低2种应变率条件下表现出了不同的动态力学性能。在低应变率(10 s^-1)条件下,GH4720Li合金的应力值随着温度的升高而降低;在高应变率(1 000 s^-1,5 000 s^-1)条件下,GH4720Li合金的应力值在特定温度(400～800℃)随着温度的升高而升高。结合已获得的试验数据,通过数值拟合的方法对原始Johnson-Cook(J-C)本构方程进行了修正,以满足GH4720Li合金在高应变率下应力的变化规律。通过线性相关系数和平均误差对修正的J-C本构方程精度进行了验证。结果显示：修正的J-C本构方程与试验数据吻合良好,可以大幅度提高J-C本构方程对GH4720Li合金在大应变率范围下的拟合精度。     

三点弯曲蠕变试验中裂缝扩展的有限元计算分析

裂缝扩展,与岩石的变形破坏特征密切相关,是岩石力学领域中的基本问题之一。本文应用破坏接近度的概念,将压应力作用下的非线性粘弹性模型扩张成了拉应力作用下的岩石力学模型,应用该模型,对三点弯曲蠕变试验中裂缝的扩展过程进行了有限元计算,从中发现,裂缝扩展随时间的变化,与应力－应变曲线形状紧密相关,尤其是强度破坏点以后的曲线形状。     

含内聚空洞固体发动机药柱的寿命预估

为了对含内聚空洞固体导弹发动机的贮存寿命进行预估,采用加速老化试验,得到该推进剂最大延伸率随贮存时间的变化规律;应用三维粘弹性有限元分析方法,对含内聚空洞的发动机贮存一定时间后直接点火发射过程进行数值仿真,从中获得发动机药柱在点火增压和轴向过载联合作用下的最大Von Mises应变.将不同贮存期药柱的最大Von Mises应变值与推进剂的最大延伸率进行对比,利用结构完整性评估准则,给出了某发动机药柱不同贮存期间内聚空洞大小的允许值.该方法可为含内聚空洞固体发动机的判废提供定量参考.